O objectivo geral deste procedimento é para medir o fluxo sanguíneo na artéria carótida comum de rato usando contraste fase não invasiva imagiologia por ressonância magnética.
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Artigo de método
Imagens de ressonância magnética fase contraste na artéria carótida comum de rato
Neste artigo
Resumo
Resumo
Contraste fase ressonância magnética (MRI-PC) é uma abordagem não-invasiva que pode quantificar os parâmetros de fluxo-relacionados tais como o fluxo de sangue. Estudos anteriores mostraram que o fluxo sanguíneo anormal pode estar associado com risco vascular sistêmico. Assim, o PC-MRI pode facilitar a tradução dos dados obtidos a partir de modelos animais de doenças cardiovasculares para investigações clínicas pertinentes. Neste relatório, descrevemos o procedimento para medir o fluxo sanguíneo na artéria carótida comum (CCA) de ratos utilizando PC cine-condomínio fechado-MRI e discutir os métodos de análise pertinente. Este procedimento pode ser executado em um animal vivo, anestesiado e não requer eutanásia após o procedimento. Os parâmetros de digitalização propostos produzem medições reproduzíveis para o fluxo de sangue, indicando excelente reprodutibilidade dos resultados. O procedimento de PC-MRI descrito neste artigo pode ser usado para testes farmacológicos, fisiopatológico avaliação e avaliação hemodinâmica cerebral.
Introdução
Ressonância magnética (RM) é uma abordagem versátil que fornece informações detalhadas sobre fisiologia e estruturas internas do corpo e cada vez mais está sendo usada para o diagnóstico clínico e em estudos pré-clínicos em animais. Modelos animais são vitais para uma melhor compreensão de considerável implicação clínica 1. Como modelos animais diferem consideravelmente dos humanos em relação a requisitos de anestesia e parâmetros fisiológicos, otimização dos processos de MRI de tais animais assume importância.
MRI de contraste de fase (PC-MRI) é um tipo especializado de ressonância magnética que usa a velocidade das rotações fluindo para quantificar os parâmetros de fluxo-relacionados tais como o fluxo de sangue. Com PC-MRI, padrões de fluxo nas artérias principais usando modelos animais de mapeamento pode ajudar a lançar luz sobre patologias cardiovasculares 2. Além disso, o PC-MRI não invasiva pode monitorar as alternâncias inerentes na circulação sanguínea em condições fisiopatológicas 3. Estas observações sugerem que o PC-MRI é uma abordagem valiosa que pode ser usada em modelos animais de doenças cardiovasculares.
Neste relatório, nós descrevemos um método para a quantificação do fluxo sanguíneo na artéria carótida comum (CCA) de ratos. Os dois CCAs fornecem a cabeça e o pescoço com sangue oxigenado, e a doença de artéria carótida é das principais causas de acidente vascular cerebral. Portanto, detectar a patologia precoce em CCA é crucial. Este procedimento tem uma duração de cerca de 15 min e pode ser potencialmente aplicado às condições com alterações hemodinâmicas, tais aterosclerose ou acidente vascular cerebral.
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Protocolo
O cuidado institucional e comissões de utilização (IACUC) da universidade médica de China aprovaram todos os procedimentos.
1. animal preparação e acompanhamento
- Deixe todos os objetos magneticamente sensíveis tais como carteiras, chaves, cartão de crédito, etc. fora da sala de scanner antes de iniciar a preparação de animais para fazer a varredura de MRI.
- Inicialmente anestesia o rato (rato de Sprague-Dawley (SD) macho 2 meses, 280 – 350 g) em uma caixa de indução usando uma mistura de 5% de isoflurano (ISO) e oxigênio (2 L/min) por 3-5 min, conforme necessário.
- Quando o animal está reclinado e exibe sem resposta com uma pitada de cauda ou dedo do pé, interrompa a administração de ISO e transferir o animal para a sala de digitalização.
- Coloque o rato na cama em posição cabeça MRI e entregar 2-3% ISO através de um dispositivo de cone de nariz para manter a anestesia.
- Monitor de respiração, colocando um sensor respiratória travesseiro sob o tronco do animal.
- Conecte o sensor com um sistema respiratório e verificar se há taxa de respiração entre 40-50 batimentos por minuto (bpm).
- Para aquisição de PC-MRI cine-condomínio fechado, coloque um eléctrodo em cada sobre a pata dianteira direita e o hind esquerdo pata, respectivamente (Figura 1a).
- Torce os cabos do eletrocardiograma (ECG) juntos.
- Use um suporte de cabeça com orelha bares e um bar de mordida para proteger o animal para restringir o movimento da cabeça.
- Use um sistema ou gaze almofadas de aquecimento de ar quente para manter a temperatura corporal enquanto no imã.
- Certifique-se de que a onda R é clara sobre o monitor de ECG (Figura 1b) e colocar o animal no scanner. Não há nenhuma necessidade de colocar a bobina de superfície no topo do pescoço do animal como imagens são adquiridas pela bobina volume.
2. MRI aquisição
- Uso 2 – 3% ISO para manter a anestesia durante todo o procedimento da imagem latente. Controlar continuamente as respostas fisiológicas e manter tão constante quanto possível.
- Começa as ressonâncias, uma vez que o animal é colocado dentro do scanner e continua a ser fisiologicamente estável. Neste estudo, usar um animal pequeno 7 T sistema MRI com uma força de gradiente de 630 mT/m, mas outras forças de campo de sistemas de MRI animais pequenos podem ser usadas.
- Selecione a sequência de "Localizador" no monitor do console do scanner MRI e adquirir imagens sagitais e scout imagens ao longo de todas as três orientações usando qualquer sequência de aquisição de imagem rápida, por exemplo, o eco de spin rápida, criar coronal, axial, . A finalidade destes scout imagens é determinar os aviões da imagem latente.
- Certifique-se de que o centro da cabeça e do pescoço do animal está no centro do ímã. Se necessário, ajuste a posição do animal até atingir a posição correta. Se o animal é reposicionado, repita a digitalização para obter imagens de escoteiro.
- Selecione a sequência de "tempo-de-voo (TOF) angiografia" no monitor do console do scanner MRI e adquirir um angiograma TOF 2D primeiro para determinar a exata localização anatômica do CCA. Use os seguintes parâmetros de digitalização: repetição tempo (TR) / eco tempo (TE) = 22/4,87 ms, aleta ângulo = 90°, campo de visão (FOV) = 40 × 40 mm2, tamanho de matriz = 256 × 256, espessura da fatia 0,6 mm, com o número de excitação (NEX) = 1.
Nota: O nome da sequência de TOF poderia ser vendedor-específicas. O usuário pode inserir esses parâmetros no monitor do console. - Certifique-se que a banda de saturação é "na" e é colocada na parte superior para evitar interferência de sinais venosas.
Nota: Para a banda de saturação, geralmente vem com a sequência TOF. Se a banda de saturação não mostra no monitor, por favor avise a pessoa do serviço. - Depois de localizar o CCA usando o angiograma TOF, o plano de imagem de PC-ressonância para o centro de CCA-alvo e orientar tais que a fatia é perpendicular à direção do fluxo de sangue (Figura 2a).
- Certifique-se que tanto a respiração e o gating ECG são conectados ao sistema de MRI, mostrando o sinal claro sobre o monitor de computador (Figura 1b) e definir o módulo de gatilho para ser "em" no "modo de gatilho" no monitor do console do scanner MRI.
- Confirme que respostas fisiológicas do animal são estáveis antes de iniciar a varredura de MRI-PC a partir do computador de monitoramento (Figura 1b). Verifique se as seleções associadas são "na" em ambos o monitor de computador e o monitor de console do varredor de MRI.
Nota: A fisiologia monitoramento sistema utilizado neste estudo é fornecida pela vender. Para scanners mais animais, os sistemas de monitoramento de Fisiologia semelhantes são fornecido e vender específicos. - Selecione a sequência de sequência de PC-MRI do monitor console do scanner MRI e executar gated PC-ressonâncias usando os seguintes parâmetros: TR/TE=15.55/4.51 ms (mínimo TR e TE), flip ângulo = 30°, FOV = 40 × 40 mm2, tamanho de matriz = 192 × 192, fatia espessura = 2 mm, velocidade de codificação (VENC) = 120 cm/s, com NEX = 8. VENC unidirecional é adquirido na direção através de avião.
Nota: O tempo de verificação é aproximadamente 8,5 min, mas o tempo de verificação real pode ser ligeiramente diferente entre os animais devido à variação em ciclos cardíacos. - Repita as etapas de 2,6 – 2,9 de aquisição de imagem se a região de interesse (ROI) deve ser alterado para outro local no CCA, tais como à bifurcação 4.
- Retire o animal do scanner e devolvê-lo para sua gaiola de recuperação quando a verificação for concluída.
- Aquecer o animal com uma lâmpada de aquecimento para manter a temperatura corporal. Manter a lâmpada pelo menos 15 cm do animal para evitar o superaquecimento.
- Quando o animal começa a se mover e exibe uma resposta a uma pitada de cauda ou dedo do pé, desliga a lâmpada de aquecimento.
3. processamento de dados
- Salve dados de MRI na Digital Imaging and Communications em formato de medicina (DICOM) ou qualquer outro formato de vender de específicos. Gerar cine série com dois tipos de imagens: uma imagem de grandeza (imagem de Anatomia) e uma fase (Figura 2b).
Nota: Em alguns scanners, o terceiro tipo de imagem, que pode ser a imagem de fase magnitude imagem x ou o complexo-diferença (subtração complexa entre as duas aquisições com diferentes gradientes de velocidade-codificação), é gerado. A terceira imagem depende do fornecedor. - Pré-processa os dados de imagem. Secreta a fase da imagem para o mapa de velocidade e corrigir o erro de deslocamento de fase 5.
Nota: A imagem da fase tem uma unidade senhor arbitrária de intensidade de sinal em vez de valores de velocidade verdadeira, mas a intensidade de sinal do senhor é linearmente proporcional à velocidade. O máximo sinal de MRI da imagem de fase é tipicamente atribuído como o valor do VENC... e o mínimo sinal é atribuído o valor oposto de VENC. Consulte o arquivo de código suplementar 1 para obter um exemplo do script Matlab e pressione o botão de "executar". - Delinear o ROI com cuidado ao traçar a fronteira do CCA. Como a artéria pode dilatar-se e construir durante as várias fases cardíacas, delinear ROIs para cada período de tempo. Calcule o fluxo de sangue através da integração sobre a artéria, ROI, ou seja, velocidade × área. O fluxo de sangue resultou de cada artéria foi nas unidades de mL/s. Consulte o arquivo de código complementar 2 para obter um exemplo do script Matlab e pressione o botão de "executar".
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Resultados
Geometria de fatia correta é crucial para garantir o sucesso do experimento PC-MRI. O posicionamento de avião exata imagem produz uma forma de "round" artéria (Figura 3a), e como angulação aumenta, ou seja, quando é menos perpendicular à artéria, a geometria resultante da artéria torna-se ovoide, levando a maior volume parcial efeitos (Figura 3b). Efeitos de volume parcial severa provocaria a superestimação de sangue flu...
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Discussão
PC-ressonância magnética é uma abordagem abrangente para avaliação não invasiva e longitudinal do fluxo de sangue. Apresentamos um protocolo para a realização de PC-MRI do rato CCA. Este procedimento é fácil de executar em qualquer animal varredor de MRI e demonstra boa reprodutibilidade.
A técnica de PC-MRI ganhou crescente popularidade em humano 10,11 , bem como estudos em animais 4,
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Divulgações
Não há nada para divulgar.
Agradecimentos
Este trabalho foi apoiado por concessões do Ministério da ciência e tecnologia, Taiwan, sob número de concessão de MOST-105-2314-B-039-044-MY2.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Sistema de ressonância magnética para pequenos animais 7T | Bruker | ||
| Isoflurano | anestésico | 1001936040 Baxter | |
| 3M | 2269T | ||
| Matlab | MathWorks | sofeware para processamento de imagem | |
| Monitoramento e sistema de gating | SA instruments, Inc | Modelo 1030 |
Referências
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Reimpressões e permissões
